Mengenal Polimer Cerdas (Smart Polymer)

Oleh Sinly Evan Putra

Smart PolymersIstilah polimer cerdas (smart polymer) mungkin masih terdengar asing di telingga kita. Kata “cerdas” disini janganlah diintreprestasikan seperti “cerdas” yang dimiliki oleh manusia yang cakupannya sangat luas. Di sini karena polimer adalah benda mati, sehingga apablia polimer tersebut mampu beradaptasi atau memberikan respon kecil terhadap berubahnya kondisi lingkungan, sudah cukup untuk menyebut polimer tersebut sebagai polimer cerdas.

Kondisi lingkungan pada polimer biasanya meliputi pH, temperatur, medan listrik, medan magnet, cahaya, pelarut, agen biokimia (enzim), tekanan, faktor ionik, dan sebagainya. Dari kondisi lingkungan ini, kita dapat mengklasifikasikan jenis polimer cerdas. Untuk polimer yang mampu merespon perubahan pH disebut polimer cerdas peka pH atau lazim dinamakan polimer peka pH. Untuk yang mampu merespon perubahan temperatur, dinamakan polimer peka temperatur, dan seterusnya.

Respon yang diberikan polimer cerdas terhadap berubahnya kondisi lingkungan dapat berupa dengan menjadi mengkerut, mengembung, melarut, mengendap, membentuk misel ataupun membentuk transisi antara sol dan gel (sol-gel) bergantung pada bentuk fisik ikatannya, bentuk fisik ini dapat dilihat secara makroskopis.

tabel polimer cerdas

Respon diatas umumnya bersifat reversible (dalam artian dapat bolak-balik). Sebagai contoh polimer cerdas adalah hidrogel poli Asam Akrilat (AA) yang mampu beradaptasi sesuai perubahan pH lingkungannya. Pada pH rendah hidrogel AA akan mengkerut (Unswell/Shrinking) dan apabila pH bertambah naik (tinggi), AA akan menggembung (swelling).

smart polymerGambar ilustrasi respon hidrogel poli asam akrilat terhadap pH.

Untuk beberapa contoh polimer cerdas lainnya dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 2

Aplikasi Polimer Cerdas

Dewasa ini polimer cerdas telah dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi. Sebut saja untuk baju olahragawan pada Olimpiade Beijing 2008, telah memanfaatkan polimer peka temperatur untuk mengatur suhu tubuh atlet. Begitupun dengan produk plastik kemasan yang juga telah memanfaatkan berbagai jenis polimer cerdas. Selain sebagian kecil pemanfaatan diatas, polimer cerdas juga telah dikembangkan sebagai biomaterial dalam bidang medis.

Smart Polymer For Drug Delivery

Pemanfaatan polimer cerdas di bidang medis terutama dalam aplikasi pada sistem drug delivery (penyampai obat), gen carier, sensor glukosa, tes diagnosis, kontak lensa mata, pemisahan membran, mempertinggi biokompaktibel permukaan, penyerapan air (water-sorption), dan lain-lain. Semua pemanfaatan ini didasarkan pada sifat kepekaan dari polimer cerdas. Sebagai contoh untuk sistem drug delivery digunakan polimer yang mempunyai kemampuan dalam hal peka pH ataupun temperatur.

Cara kerja dari drug delivery dari polimer cerdas ini adalah dengan memanfaatkan variasi pH yang terdapat pada gastrointestinal tract (GIT) atau lambung perut yang mempunyai variasi pH antara 2 (pada perut) dan 10 (pada usus besar). Dalam lingkungan asam, drug delivery (polimer cerdas) menahan obat yang dikandungnya untuk tidak terdegradasi dengan cara mengkerut, dan ketika telah tiba pada lokasi spesifiknya yang bermedium basa, polimer cerdas akan mengembung sekaligus melepas obat yang dikandungnya ke target. Variasi pH ini, juga terdapat pada lokasi spesifik lainnya seperti pada jaringan (termasuk pada jaringan tumor) atau pada sub-sub sel. Polimer peka temperatur dengan T kritis juga ideal untuk digunakan sebagai drug delivery pada daerah fisiologis ini.

Pada beberapa tahun belakangan, pengembangan polimer cerdas mulai dikembangkan kearah polimer yang mempunyai dua kepekaan sekaligus. Umumnya metode yang digunakan adalah dengan pencangkokan atau dikenal dengan istilah grafting. Beberapa peneliti telah sukses mengrafting seperti Leung et al (2005) yang telah mempreparasi mikrogel kulit-inti (core-shell) cerdas bebasis PNIPAAm, MBAAm, dan kitosan (Polyethyleneimine) yang menghasilkan mikrogel yang dapat peka pH sekaligus peka temperatur. Kurata dan Dobashi (2004) yang telah berhasil membuat kopolimer baru dari N,N-dimethylaminoethylmethacrylate (DMAEM) dan asam akrilat (AA) yang mampu peka pH dan temperatur. Begitupun dengan Gonzalez et al (2005) yang telah menemukan polimer baru turunan dari ethylpyrrolidine yaitu N-ethylpyrrolidine methacrylate (EPyM) yang juga peka pH dan temperatur.

Polimer yang mempunyai dua kepekaan sekaligus ini juga sangat potensial dikembangkan baik sebagai drug delivery maupun pemanfaatan di bidang lain. Sebagai contoh polimer cerdas dalam bentuk selaput yang telah ditemukan oleh Andrea Puci dari Universitas Pisa yang mempunyai kemampuan peka tekanan (pressure) sekaligus peka temperatur. Polimer ini dapat dimanfaatkan dalam produk plastik kemasan makanan/minuman yang rentan terpapar tekanan dan temperatur yang berlebihan.

Penutup

Pengembangan polimer cerdas di Indonesia masih sangat terbatas sekali. Untuk di Indonesia, penelitian lebih mengarah pada material cerdas (smart-material) yang ditekuni oleh sekelompok peneliti di Universitas Gadjah Mada yang membentuk kluster material cerdas. Material cerdas ini cakupannya lebih luas dibandingkan polimer cerdas (smart poymer). Dari literatur yang penulis peroleh, khusus untuk pengembangan polimer cerdas, telah coba dikembangkan oleh Irwan Ginting Suka, peneliti dari Universitas Lampung yang memanfaatkan polimer alam yang berasal dari selulosa onggok. Diharapkan akan diperoleh polimer cerdas yang mampu peka pH dan temperatur. Walaupun masih dalam tahap penelitian, prospek pengembangan dari riset tersebut cukup menjanjikan terutama dalam hal pemanfaatan selulosa onggok yang selama ini, tidak mempunyai nilai tambah secara ekonomis.

Pustaka

  • Alian S. Hoffman and Patrick S. Stayton. 2003. Smart Polymer-Smart Protein Bioconjugates. University of Washington, Seattle, WA 98195
  • Andrew Whittaker. Polymer Hidrogels and Biopolymers. Centre of Magnetic Resonance Gerhmann Lab. University of Queensland.
  • Aquilar, M.R, C.Elvira, A. Gallardo, B. Vazquez, and J.S. Roman. 2007. Smart Polymer and Their Applications as Biomaterials. Topic in Tissue Enginering, Vol 3, 2007. Eds. N. Ashammakhi, R.Reis and E Chiellini.
  • Gonzalez N, Elvira C, San Román J. 2005. Novel dual-stimuli-responsive polymers derived from ethylpyrrolidine. Macromolecules 2005;38:9298-9303
  • Irwan Ginting Suka. 2008. Pengembangan Polimer Cerdas (Smart Polymer) Berbasis Selulosa Onggok dan Uji Aktivitasnya. Research Report dari LAPTUNILAPP. Lampung University Library.
  • Khaled Al-Tahami and Jagdish Singh. 2007. Smart Polymer Based Delivery Systems for Peptides and Proteins. Recent Patents on Drug Delivery and Formulation 2007, I, 65-71. Bentham Science Publishers Ltd.
  • Kurata K and Dobashi A. 2004. Novel temperature and pH-responsive linear polymers and crosslinked hydrogels comprised of acidic L-α-amino acid derivatives. J Macromol Sci Part A- Pure Appl Chem 2004;41:143-164
  • Leung MF, Zhu J, Li P, Harris FW. 2005. Novel synthesis and properties of smart core-shell microgels. Macromol Symp 2005;226:177-185
  • Malcolm Butler. 2008. Smart Polymers and New Polymer Concepts. Paper Science Parafack Lab Product. http://www.parafackpolymers.com
  • Samarth Kulkarni. 2006. Smart Polymer Nanoparticles for Diagnostics. The Center For Nanotechnology. University of Washington.
  • Sebastian Mendrek. 2006. Synthesis and Characterization of Stimuli-Responsive Microgels Based on Poly(Glycidol) Block Copolimers. Dissertation. Tehnischen Universitat Dresden.

kategori kimia kesehatan

kembali ke menu daftar blog

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s